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冻土三轴强度破坏准则的基本形式及其与未冻水含量的相关性 被引量:14
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作者 沈忠言 吴紫汪 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 1999年第1期22-26,共5页
在分析围压作用下冻土强度特征和冻土物理一土学性质某些变化的基础上,认为冻土强度包络线的基本形态可按抛物线分析处理,直线包络线和水平包络线是特定条件下抛物线包络线的特定段冻士强度包络线偏离摩尔一库仑线其中的一个根本原因... 在分析围压作用下冻土强度特征和冻土物理一土学性质某些变化的基础上,认为冻土强度包络线的基本形态可按抛物线分析处理,直线包络线和水平包络线是特定条件下抛物线包络线的特定段冻士强度包络线偏离摩尔一库仑线其中的一个根本原因是,围压作用下孔隙冰部分压融和土的冻结点下降,引起其中未冻水含量增加.通过分析,提出偏离值△T与未冻水含量变化 Wu的关系模型。 展开更多
关键词 强度破坏准则 冻结点 未冻水含量 冻土 土力学
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热参数对冻土温度场的影响及敏感性分析 被引量:20
2
作者 陈之祥 李顺群 +1 位作者 王杏杏 夏锦红 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2017年第5期136-141,共6页
为评估热参数取值对冻土温度场的影响,将导热系数、比热、潜热作为冻土温度场的影响因素进行试验设计。通过室内试验测定了饱和粉质粘土在不同负温下的导热系数、比热及潜热值,并基于Johansen法提出了考虑冻土未冻水含量的热参数修正算... 为评估热参数取值对冻土温度场的影响,将导热系数、比热、潜热作为冻土温度场的影响因素进行试验设计。通过室内试验测定了饱和粉质粘土在不同负温下的导热系数、比热及潜热值,并基于Johansen法提出了考虑冻土未冻水含量的热参数修正算法,按照变参数和常参数形式代入数值分析软件ABAQUS,获取了不同的温度场计算值。将不同负温下的热参数和某负温阶段的平均热参数代入数值分析软件,分析热参数变化对冻土温度场的影响。依据冻结试验获取了冻结150 h的模型箱温度场实测值,并将计算值与实测值进行了比较。结果表明:不同的热参数对冻结初期影响较大,随着冻结的深入各计算值间的差值逐渐缩小。采用一定负温阶段的平均热参数作为恒定热参数进行数值计算,从微观上不能满足精度要求。潜热是影响冻结温度场计算精度的主要因素,考虑不同负温土体导热系数、比热、潜热的计算更接近于实测值。研究成果为寒区水利工程设计和施工提供参考。 展开更多
关键词 冻土 热参数 温度场 数值模拟 未冻水 冻胀 相变 潜热
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不同土壤冻融特征曲线的试验研究 被引量:13
3
作者 王璐璐 陈晓飞 +2 位作者 马巍 邓友生 顾同欣 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2007年第6期1004-1011,共8页
土壤冻融特征曲线是反映冻土强度、冻土的热性质和土壤冻融过程中的水分和盐分迁移规律的重要参数.为了研究不同植物养分对不同土壤冻融过程的影响,采用NMR法对加入5种不同溶质的4种土壤的冻融特征曲线进行了测定与分析.结果表明:混合... 土壤冻融特征曲线是反映冻土强度、冻土的热性质和土壤冻融过程中的水分和盐分迁移规律的重要参数.为了研究不同植物养分对不同土壤冻融过程的影响,采用NMR法对加入5种不同溶质的4种土壤的冻融特征曲线进行了测定与分析.结果表明:混合Ⅱ5%溶液均对这4种土壤的冻融特征曲线影响最明显,Ca(NO3)25%溶液次之,再次为加入K2S04和混合Ⅰ5%溶液的,P2O55%溶液最小.这主要是由于在负温下不同溶质的溶解度和土壤对不同溶质的固持作用等不同所致.在加入相同溶液的情况下,康平下层土壤的冻融特征曲线明显低于其它3种土壤,而这3种土壤之间未冻水含量高低次序随所加入的溶质不同而不同.各试样的冻融特征曲线均出现了滞后现象. 展开更多
关键词 冻融特征曲线 核磁共振 未冻水 滞后现象
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线热源法测量冻土热参数的适用性分析 被引量:14
4
作者 周家作 韦昌富 +1 位作者 魏厚振 陈盼 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期681-687,共7页
提出了应用线热源法测量冻土热参数存在的问题,冻土中未冻水含量随温度的变化是导致线热源法测量误差产生的根本原因。对二维无限大——点热源热传导方程进行简化得到一维中心对称——热流边界热传导方程。采用双针法对不同温度的环刀... 提出了应用线热源法测量冻土热参数存在的问题,冻土中未冻水含量随温度的变化是导致线热源法测量误差产生的根本原因。对二维无限大——点热源热传导方程进行简化得到一维中心对称——热流边界热传导方程。采用双针法对不同温度的环刀土样进行了测试并对冻土传热过程进行数值试算,反演得到不同温度的相变热容和未冻水含量。结果表明:当温度大于-0.7℃时,相变热容值远远大于冻土体积热容并且随温度急剧变化,线热源法测量的结果严重失真;当温度介于-0.7^-4℃时,线热源法测量结果仍有较大的误差;当温度低于-4℃时,相变热容值很小且比较稳定,线热源法测量的热参数能满足一定的精度要求。 展开更多
关键词 线热源法 冻土 热参数 显热容 未冻水
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不同负温条件下冻土导热系数的理论模型和试验验证 被引量:13
5
作者 夏锦红 陈之祥 +1 位作者 夏元友 李顺群 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期109-117,共9页
基于饱和冻土的三相组成和导热系数量纲定义,将冻土简化为由土柱、液态水、冰柱组成的混合物,进而建立了冻土导热系数的几何模型。考虑实际冻土中三相组成的含量随温度变化而不断变化的事实,给出了随温度变化的水柱和冰柱体积计算与演... 基于饱和冻土的三相组成和导热系数量纲定义,将冻土简化为由土柱、液态水、冰柱组成的混合物,进而建立了冻土导热系数的几何模型。考虑实际冻土中三相组成的含量随温度变化而不断变化的事实,给出了随温度变化的水柱和冰柱体积计算与演变规律。在此基础上,利用并联体系导热效果的叠加原理,给出了随温度变化的冻土导热系数计算模型。基于热流传递过程中并联与串联同时进行的耦合特性,建立了考虑固-液界面的导热系数计算模型。将预测值与瞬态探针法的实测结果和Johansen法的计算结果对比后发现,该类计算方法能有效模拟不同负温条件下冻土的导热系数,并且具有概念清晰、方法简单等特点。 展开更多
关键词 岩土工程 冻土 导热系数模型 未冻水 固-液界面
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养分含量对土壤冻融特征曲线的影响 被引量:12
6
作者 陈晓飞 都洋 +3 位作者 马巍 张玉龙 李洪升 徐斆祖 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2004年第4期440-448,共9页
土壤冻融特征曲线是反映土壤冻融过程中的水、热、盐迁移规律以及冻土强度、冻土的热性质的重要参数.为了研究土壤冻融过程中土壤养分的迁移规律,采用核磁共振法对加入不同浓度的硫酸铵溶液、磷酸二氢钾溶液和氯化钾溶液的土样的冻融特... 土壤冻融特征曲线是反映土壤冻融过程中的水、热、盐迁移规律以及冻土强度、冻土的热性质的重要参数.为了研究土壤冻融过程中土壤养分的迁移规律,采用核磁共振法对加入不同浓度的硫酸铵溶液、磷酸二氢钾溶液和氯化钾溶液的土样的冻融特征曲线进行了测定和分析.结果表明磷酸二氢钾溶液对土壤的冻融特征曲线影响不明显,氯化钾溶液的影响最明显,硫酸铵溶液的影响次之.加入氯化钾溶液的部分试样,以及加入硫酸铵溶液的部分试样的冻融特征曲线出现了二次突变点.滞后现象普遍存在于各个试样的冻融特征曲线中,滞后明显区间所处的温度范围随所加入的溶液浓度的增高而降低.当加入试样的溶液浓度相同时,加入氯化钾溶液的滞后明显区间所处的温度范围最低,加入硫酸铵溶液的次之,加入磷酸二氢钾溶液的最高. 展开更多
关键词 未冻水 土壤养分 核磁共振 突变点 滞后现象
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基于CT图像直方图技术的冻结岩石未冻水含量及损伤特性分析 被引量:11
7
作者 刘慧 杨更社 +1 位作者 叶万军 申艳军 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2015年第6期1591-1598,共8页
未冻水含量是影响岩石低温冻结过程中热力学性质的重要因素,是冻土科学研究中的重要问题.采用CT无损识别技术进行不同温度梯度下岩石CT扫描实验,获得了20℃、-2℃、-5℃、-10℃、-20℃、-30℃下岩石的CT扫描图像.以数字图像处理理论为依... 未冻水含量是影响岩石低温冻结过程中热力学性质的重要因素,是冻土科学研究中的重要问题.采用CT无损识别技术进行不同温度梯度下岩石CT扫描实验,获得了20℃、-2℃、-5℃、-10℃、-20℃、-30℃下岩石的CT扫描图像.以数字图像处理理论为依据,运用CT图像直方图技术进行不同温度梯度下冻结岩石CT图像解析,完成了冻结岩石未冻水含量及损伤信息的定量分析.研究结果表明:-2^-5℃是岩石内未冻水含量急剧减小的温度区间;当温度降到-10℃时,岩石内未冻水全部冻结成冰.根据CT数直方图峰形形状可判别低温环境下冻结岩石的损伤大小及分布均匀性.论文所提出的冻结岩石CT图像直方图技术为定量分析不同温度梯度下冻结岩石未冻水含量、损伤扩展随温度的变化规律提供了新的方法和思路. 展开更多
关键词 冻结岩石 CT图像 直方图 未冻水 损伤
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基于未冻水含量的冻土热参数计算分析 被引量:10
8
作者 陈之祥 李顺群 +2 位作者 夏锦红 张勋程 桂超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S2期67-74,共8页
为提升冻土温度场预测精度和减少热参数测试工作量,根据饱和冻土的土、水、冰三相组成,对基于导热系数的冻土未冻水含量反演公式进行了推导。根依据干土和饱和土体的二相构成,推导了适用于土体矿物导热系数预估的计算公式。实测了粉质... 为提升冻土温度场预测精度和减少热参数测试工作量,根据饱和冻土的土、水、冰三相组成,对基于导热系数的冻土未冻水含量反演公式进行了推导。根依据干土和饱和土体的二相构成,推导了适用于土体矿物导热系数预估的计算公式。实测了粉质黏土在不同负温下的比热和导热系数值,分别结合比热确定未冻水含量的递推方法和基于导热系数建立的冻土未冻水含量反演公式,计算得到了粉质黏土在不同负温下的未冻水含量。基于实测和反演获取的未冻水含量,确定了随不同负温变化的冻土导热系数、比热和潜热。将基于冻土未冻水含量确定的热参数代入数值计算软件ABAQUS,获取不同计算热参数下的冻土瞬态温度场计算值。分别将各温度场计算值与模型试验实测值进行了比较,结果表明,从未冻水含量角度出发对冻土温度场计算用热参数的测试工作量进行缩减是可行的;基于Johansen法反演获取未冻水含量,进而确定的热参数能够较好地预测冻土温度场。 展开更多
关键词 冻土 热参数 导热系数 比热 未冻水
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单向冻结条件下非饱和土水分迁移规律研究 被引量:5
9
作者 张建勋 毛雪松 +1 位作者 刘飞飞 吴谦 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2023年第3期1080-1091,共12页
为了揭示路基冻结过程中地下水和土性对水分迁移规律的影响,针对开放体系和封闭体系的粉质黏土和砂土进行了单向冻结条件下的水分迁移试验。通过土柱上层位置设置碎石层,阻断液态水迁移路径,监测冻结过程中土柱的水热变化,结合土柱冻结... 为了揭示路基冻结过程中地下水和土性对水分迁移规律的影响,针对开放体系和封闭体系的粉质黏土和砂土进行了单向冻结条件下的水分迁移试验。通过土柱上层位置设置碎石层,阻断液态水迁移路径,监测冻结过程中土柱的水热变化,结合土柱冻结深度、冻结速率曲线、含水率分布曲线和补水时程曲线,分析仅水汽补给时对土柱顶部水分聚集和冻结特征的影响。试验结果发现,无论是封闭体系还是开放体系,粉质黏土和砂土土柱都会在冻结区中形成两处水分聚集区:第一水分聚集区为控温板底部,以霜的形式聚集,主要是由土柱顶部土体的水汽迁移并凝华相变形成;第二水分聚集区为冻结区中液态水和气态水共同迁移形成,随着冻结锋面的向下推移,形成不连通孔隙的界面,液态水向0℃冰锋线迁移聚集并相变成冰,水汽迁移路径受阻而凝华成冰,致使该处含水率显著增加。相较于封闭体系,开放体系使两处水分聚集区产生更大的水分增量。相比于粉质黏土,砂土介质孔隙较大,在试验时间内水汽补给对水分聚集区的影响更明显,但由于砂土持水能力减弱,水汽补给速率随时间逐渐减小。 展开更多
关键词 单向冻结 非饱和土 水汽迁移 开放体系 封闭体系 未冻水
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基于NMR技术的盐渍化冻融土壤未冻水及孔隙水含量试验研究 被引量:9
10
作者 卢星航 史海滨 +3 位作者 李瑞平 梁建财 徐昭 步怀亮 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期111-116,共6页
为探讨盐渍化土壤在冻融过程中孔隙水及未冻水含量的变化规律,运用核磁共振仪(NMR)测定了不同盐渍土与不同NaCl饱和试样的孔隙水及未冻水含量,同时研究了不同土质对冻结过程中未冻水含量的影响,分析了冻融过程中的滞后现象。试验设置8... 为探讨盐渍化土壤在冻融过程中孔隙水及未冻水含量的变化规律,运用核磁共振仪(NMR)测定了不同盐渍土与不同NaCl饱和试样的孔隙水及未冻水含量,同时研究了不同土质对冻结过程中未冻水含量的影响,分析了冻融过程中的滞后现象。试验设置8个处理,即轻度盐渍化粉砂壤土、中度盐渍化壤土2种土壤类型和蒸馏水、0.2%、0.6%、1.0%NaCl 4种溶液。结果表明:(1)在盐渍土冻结过程中,大孔隙降幅速率>小孔隙降幅速率,而盐渍土的融解先从小孔隙开始。(2)无论是轻度盐渍土还是中度盐渍土,1.0%NaCl饱和溶液的未冻水含量最大。饱和溶液为1.0%NaCl的中度盐渍土在冻融过程中出现二次突变,其二次突变温度点不一样,融解时二次突变温度高于冻结时二次突变温度。(3)比较不同土质对冻融过程中未冻水含量可知,壤土未冻水含量>粉砂壤土未冻水含量。在冻融过程中,结合T_2分布曲线可知,孔隙水的减少先从大孔隙开始,孔隙水的增多先从小孔隙开始;NaCl饱和溶液的浓度越高,其未冻水含量越大,冻结温度越低;不同土质对土壤未冻水含量有所影响,壤土的未冻水含量明显高于粉砂壤土的未冻水含量;盐渍土壤在冻结和融化过程中存在滞后现象,在冻融过程中的滞后现象明显区间,随浓度的增大,所处的温度范围有降低趋势。 展开更多
关键词 盐渍土 未冻水 T2分布 核磁共振 滞后作用
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冻土导热系数的聚合模型研究及试验验证 被引量:9
11
作者 李顺群 陈之祥 +1 位作者 夏锦红 桂超 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期39-46,共8页
为揭示土体冻结过程中导热系数的变化规律,建立基于均质球形颗粒的聚合几何模型。该模型由若干半径相等的球形土颗粒在正交方向上堆积而成,且土颗粒之外的区域全部被液态水填充。依据孔隙水首先在远离土颗粒的区域开始冻结的客观规律,... 为揭示土体冻结过程中导热系数的变化规律,建立基于均质球形颗粒的聚合几何模型。该模型由若干半径相等的球形土颗粒在正交方向上堆积而成,且土颗粒之外的区域全部被液态水填充。依据孔隙水首先在远离土颗粒的区域开始冻结的客观规律,建立冻结核在球形颗粒之间的几何中心产生并呈同心球向外扩展的聚合模型。基于土颗粒、水、冰的三相组成,从饱和冻土的组成和球形颗粒之间的接触等微观角度出发,建立导热系数的混合流计算方法。依据建立的几何模型和未冻水含量测试结果,结合给出的导热系数混合流计算方法,能够确定冻土在不同负温阶段的导热系数。另外,给出修正的正交热传导几何模型以计算不同干密度冻土的导热系数,并将混合流计算方法得出的预测值分别与Johansen法、Wiener法的预测值和探针法的实测值进行比较。研究结果表明:提出的混合流计算方法能够高精度地预测高温冻结阶段砂土的导热系数;聚合几何模型解答了干密度较大的土体冻实后的导热系数不一定较大的现象,具象地揭示出冻土导热系数随不同负温变化的原因是土中冰体含量的动态变化;依据冻结核产生位置建立的混合流导热系数计算方法,赋予了Wiener法在冻土导热系数预测中的具体物理意义;聚合模型和混合流导热系数计算方法能够对冻土在不同负温阶段的导热系数进行可靠预测,该研究期望为寒区和冻结法中的水-热-力耦合问题研究提供保证。 展开更多
关键词 道路工程 导热系数 聚合模型 冻土 未冻水
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基于CT图像三值分割的冻结岩石水冰含量及损伤特性分析 被引量:9
12
作者 刘慧 杨更社 +3 位作者 叶万军 申艳军 张慧梅 唐丽云 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1130-1137,共8页
冻结岩石未冻水和冰含量及损伤特性随温度的变化规律是研究冻结法施工的矿井建设等工程安全稳定的重要问题之一。开展负温下饱水岩石CT扫描实验,获得了0,-2,-5,-10,-20,-30℃下的CT扫描图像。将最大类间方差法与遗传算法相结合,实现了... 冻结岩石未冻水和冰含量及损伤特性随温度的变化规律是研究冻结法施工的矿井建设等工程安全稳定的重要问题之一。开展负温下饱水岩石CT扫描实验,获得了0,-2,-5,-10,-20,-30℃下的CT扫描图像。将最大类间方差法与遗传算法相结合,实现了冻结岩石水、冰、岩三相介质的识别及其含量的数字表述。推导出冻结岩石未冻水、冰含量与温度间的理论关系式,并探讨了冰含量和温度梯度对冻结岩石损伤特性的影响规律。结果表明:温度是引起水冰含量及分布状态变化的关键影响因素,岩石的初始损伤和温度的共同作用决定岩石冻结损伤大小。0^-5℃是冻结损伤演化起始和急剧增大阶段,-5^-10℃是冻结损伤发展阶段,-20^-30℃是冻结损伤趋于稳定阶段。将CT图像三值化处理技术与冻结岩石损伤理论相结合的方法,为冻结岩石水冰含量及宏-细观损伤特性的定量研究提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 冻结岩石 CT图像 三值分割 未冻水 含量 损伤
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基于紧密排列土柱模型的冻土热参数计算 被引量:9
13
作者 陈之祥 李顺群 +2 位作者 夏锦红 王凯 桂超 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期393-399,共7页
为评估热参数对饱和冻土瞬态温度场的影响,分析冻土温度场的影响因素,提出一种最紧密排列的土柱几何模型,土柱外部被自由水充满.假定冻结在土柱围合区域的中心产生并呈柱状发展,根据任意时刻单元体内部土、水和冰的体积构成,依据Johanse... 为评估热参数对饱和冻土瞬态温度场的影响,分析冻土温度场的影响因素,提出一种最紧密排列的土柱几何模型,土柱外部被自由水充满.假定冻结在土柱围合区域的中心产生并呈柱状发展,根据任意时刻单元体内部土、水和冰的体积构成,依据Johansen的预估土体导热系数计算方法,建立未冻水含量与导热系数之间的计算关系.依据比热加权计算的原理,结合土体的相对密度及水和冰的密度,获取了土柱模型在不同冻结时刻各相的质量比,确定了未冻水含量与比热之间的计算关系.依据不同冻结时刻土柱模型中的未冻水含量,建立潜热随冻结时刻的变化关系.根据实测粉质黏土的导热系数,结合土柱模型获取其比热、潜热随温度的变化关系.将获取的不同温度下的导热系数、比热和潜热值代入数值计算软件ABAQUS,获取了冻土温度场的计算值.将该计算值与实测值进行对比,表明基于该模型获取的计算热参数值能够较好地预测冻土温度场. 展开更多
关键词 岩土工程 冻土 热参数 土柱模型 温度场 未冻水 潜热
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考虑未冻水单管冻结温度场解析解 被引量:8
14
作者 周扬 周国庆 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1649-1653,共5页
针对冻结法应用中的单管冻结问题,考虑土体在冻结状态下存在随负温连续变化的未冻水,通过将土中水随负温降低而连续冻结的过程离散化,建立了单管冻结温度场变化的离散相变模型,并给出了模型的解析计算方法。将解析解答与连续相变模型下... 针对冻结法应用中的单管冻结问题,考虑土体在冻结状态下存在随负温连续变化的未冻水,通过将土中水随负温降低而连续冻结的过程离散化,建立了单管冻结温度场变化的离散相变模型,并给出了模型的解析计算方法。将解析解答与连续相变模型下的数值解进行了对比,验证了该解答的正确性。利用解析解,分析了土体冻结状态下存在的未冻水对冻结锋面推进过程的影响,结果表明:忽略未冻水将低估土中冻结锋面的推进速度,并且其低估程度随土体比表面积的增加而增大。 展开更多
关键词 未冻水 单冻结管 温度场 解析解
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γ-聚谷氨酸钠对面包酵母的抗冻作用及其机理 被引量:8
15
作者 时晓剑 缪冶炼 +2 位作者 卫昊 徐虹 王冀宁 《食品科技》 CAS 北大核心 2012年第10期2-6,共5页
γ-聚谷氨酸钠(γ-PGA钠)是由γ-聚谷氨酸与钠离子结合而成的水溶性物质,可以食用,无色无味。γ-PGA钠作为面包酵母抗冻剂,具有较强的实用性。在0.03~0.40℃/min的冷冻速率、-7~-60℃的冻藏温度条件下,探讨了γ-PGA钠对面包酵母的抗... γ-聚谷氨酸钠(γ-PGA钠)是由γ-聚谷氨酸与钠离子结合而成的水溶性物质,可以食用,无色无味。γ-PGA钠作为面包酵母抗冻剂,具有较强的实用性。在0.03~0.40℃/min的冷冻速率、-7~-60℃的冻藏温度条件下,探讨了γ-PGA钠对面包酵母的抗冻作用及其机理。实验结果表明,酵母细胞存活率在冻藏初期逐渐下降,6d后趋于稳定。γ-PGA钠对酵母的抗冻作用明显高于葡萄糖和谷氨酸。γ-PGA钠抑制了冷冻和冷藏过程中大冰晶的产生、以及冰晶的重结晶。在冷冻速率大于0.27℃/min、冻藏温度低于-30℃、冻藏时间6d的条件下,添加1%的γ-PGA钠使酵母细胞存活率从无γ-PGA钠时的36.5%上升到67.5%。γ-PGA钠、葡萄糖和谷氨酸的抗冻活性分别为2.48、2.03和1.42。细胞存活率(η,%)随抗冻活性(Aa,-)的增加呈线性上升。γ-PGA钠具有较大抗冻活性的机理是,γ-PGA钠的解离度较大,并且Na+能够固定较多的水分子。 展开更多
关键词 面包 冷冻面团 酵母 γ-聚谷氨酸钠 抗冻活性 非冻结水
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不同成冰机制下冻结锋面附近水分积聚模式及其工程环境意义 被引量:1
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作者 张莲海 马巍 +5 位作者 石亚军 黄永庭 韩大伟 杨成松 尚飞 周成林 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2023年第1期31-41,共11页
土冻结过程中的水分迁移积聚与冰分凝关系密切,但两者之间的耦合关系至今仍不清晰。借助孔隙水压力测试以及多层核磁测试技术,通过系列土冻结试验,研究了水分积聚与冰分凝之间的动态耦合关系。试验结果发现粉质黏土和本文试验用兰州黄... 土冻结过程中的水分迁移积聚与冰分凝关系密切,但两者之间的耦合关系至今仍不清晰。借助孔隙水压力测试以及多层核磁测试技术,通过系列土冻结试验,研究了水分积聚与冰分凝之间的动态耦合关系。试验结果发现粉质黏土和本文试验用兰州黄土在冻结过程中均在冻结锋面附近存在明显的水分积聚现象,但水分积聚模式存在明显差异。本文试验用兰州黄土在封闭系统条件下发生冻结时,未观察到分凝冰生成,孔隙水压力以上升为主,在冻结初期冻结锋面附近观察到明显的液态水积聚现象;而在粉质黏土的冻结过程中,可观察到冰分凝产生,孔隙水压力以下降为主,在冻结锋面附近未观察到液态水积聚现象。分析上述现象认为,在土体冻结过程中冻结锋面附近的水分积聚存在两种模式:1)压排式积聚:由于无分凝冰形成(孔隙冰的形成),冻结区(近饱和或饱和的情况下)与未冻区的水分在水压力梯度的驱使下向冻结锋面处迁移;2)冷吸式积聚:由于分凝冰的形成,未冻区的水分在吸力的驱使下向冻结锋面处迁移。值得注意的是,这两种土体冻结过程中的水分积聚模式及其影响权重与分凝冰的形成与否有着密切关系:无冰分凝的情况下,只可能在冻结初期存在压排式水分积聚;而当存在冰分凝时,在冻结初期几乎没有压排式水分积聚,在冻结后期则以冷吸式水分积聚为主。不同成冰机制下的水分迁移及积聚模式可以进一步细化土体冻结过程中的水热动态过程,这一发现将对寒区道路工程的病害机制研究、防治措施设计以及厚层地下冰的形成机制有重大参考价值。 展开更多
关键词 冰分凝 水分累积 未冻水 水分迁移 孔隙水压力
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液氮循环冻结煤体融化过程未冻水含量特征及其对孔隙的影响机制 被引量:2
17
作者 秦雷 吝思恒 +1 位作者 李树刚 林海飞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期776-786,共11页
孔隙未冻水含量和分布特征可以反映煤体融化程度,融化程度影响冰孔隙大小,直接决定孔隙渗透性,影响煤层气开采效率。研究冻结条件下煤体冰水相变过程特征,对精准评价煤层低温致裂效率具有重要意义。实验以冻结态饱水烟煤为研究对象,使... 孔隙未冻水含量和分布特征可以反映煤体融化程度,融化程度影响冰孔隙大小,直接决定孔隙渗透性,影响煤层气开采效率。研究冻结条件下煤体冰水相变过程特征,对精准评价煤层低温致裂效率具有重要意义。实验以冻结态饱水烟煤为研究对象,使用核磁共振技术研究煤样融化过程孔隙特征,综合测量T2曲线、累计孔隙度以及累计孔喉分布,定量分析煤样融化过程孔隙结构。实验结果表明,液氮循环冻结煤体融化过程中,首先融化出小孔结构,后融化出中大孔结构,且融化前期孔隙连通性较差。通过计算T2曲线面积,验证了融化过程未冻水含量与温度呈指数关系,并建立拟合函数。同时,根据煤样累计孔隙度与累计孔喉分布将融化过程划分为3个阶段,分别为加速融化阶段(-196~-30℃)、稳定融化阶段(-30~-5℃)以及快速融化阶段(-5~10℃)。热力学分析表明,低温下煤样未冻水含量同时受到孔隙压力与孔径分布影响,孔隙压力越大、小孔结构越丰富的煤样未冻水含量越多。总结了基于液氮循环冻融孔隙扩张收缩以及局部导热特性分析体系,涉及T2图谱分析、导热组分划分、融化速度计算等关键问题,进而分析液氮循环次数造成的煤样融化速度差异。计算结果表明,液氮循环冻结10次时煤样平均融化速度最快,小孔、中孔与大孔冰的最大融化速度分别为0.632%/℃、0.582%/℃和0.521%/℃。 展开更多
关键词 液氮循环 烟煤 孔隙结构 未冻水 融化速度 孔喉
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粉煤灰对膨胀土未冻水含量的影响——基于低场核磁共振技术检测
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作者 李湘炜 姚亚锋 +1 位作者 樊华 林键 《广西科技大学学报》 CAS 2024年第2期40-47,共8页
为探究冻融循环条件下粉煤灰对膨胀土未冻水含量的影响,利用低场核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术对不同粉煤灰掺量(3%、6%、9%、12%和15%)的改性膨胀土进行T2谱测定,分析不同温度下改性膨胀土的孔隙结构变化特征,并得出... 为探究冻融循环条件下粉煤灰对膨胀土未冻水含量的影响,利用低场核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术对不同粉煤灰掺量(3%、6%、9%、12%和15%)的改性膨胀土进行T2谱测定,分析不同温度下改性膨胀土的孔隙结构变化特征,并得出不同粉煤灰掺量的改性膨胀土未冻水含量的变化规律。试验结果表明:改性膨胀土相较于原状土,微、小孔隙的孔径分布在掺灰比为9%的试样出现降低,其余掺灰比的试样出现增长,掺灰比为6%的试样最显著;中孔隙增幅最显著的是掺灰比为12%的试样,大孔隙增幅最显著的是掺灰比为3%的试样;在冻结过程中,掺灰比为9%的试样未冻水含量在下降阶段变化最快,在融化阶段变化速率最慢;掺入粉煤灰降低了土壤的相变温度,且抑制土体冻结过程中的未冻水含量。 展开更多
关键词 核磁共振(NMR) 未冻水 改性膨胀土 冻融循环
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土体一维冻结问题温度场半解析解 被引量:5
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作者 周扬 周国庆 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期309-313,共5页
针对土体的一维冻结过程,采用考虑土体冻结状态下未冻水存在的等效热容模型,建立了其温度场计算的半解析方法,并与相关文献中的数值解进行了对比,验证了方法的正确性。对等效热容模型与显热容模型进行了对比,计算结果表明:在瞬态阶段,... 针对土体的一维冻结过程,采用考虑土体冻结状态下未冻水存在的等效热容模型,建立了其温度场计算的半解析方法,并与相关文献中的数值解进行了对比,验证了方法的正确性。对等效热容模型与显热容模型进行了对比,计算结果表明:在瞬态阶段,显热容模型计算的冻结锋面推进速度较等效热容模型慢;而在接近稳态阶段,显热容模型计算的冻土区厚度较等效热容模型厚。在冻结诱导水流较弱的情形下,土体冻结状态下的持水特性越好,采用显热容模型进行温度场计算产生的误差越显著,并且其计算结果应用于人工冻结设计是偏于不安全的。 展开更多
关键词 土壤冻结 温度场 半解析解 等效热容模型 显热容模型 未冻水
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冻融过程中冰水相变对非饱和粉土动力学性能的影响
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作者 张玉芝 王玺 +3 位作者 王盟 王建州 梁少杰 潘晓天 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1799-1808,共10页
冻融过程中,温度引起未冻水含量和含冰量的变化,进而影响冻融期间土体动力性能。基于此,采用朔黄重载铁路路基细粒填料——非饱和粉土,结合列车实际运营情况,开展冻结和融化过程中,不同初始含水率(10%,14%,18%)试样的核磁共振与温控动... 冻融过程中,温度引起未冻水含量和含冰量的变化,进而影响冻融期间土体动力性能。基于此,采用朔黄重载铁路路基细粒填料——非饱和粉土,结合列车实际运营情况,开展冻结和融化过程中,不同初始含水率(10%,14%,18%)试样的核磁共振与温控动三轴试验,分析冻融过程中非饱和粉土未冻水质量含水率、含冰量与动弹性模量的关系,尝试探究土中冰水相变对宏观动力学特性的影响。主要结论如下:(1)降温过程中,从冻结温度降温至过冷温度过程中,未冻水含量大幅减少,含冰量和动弹性模量快速增加;之后随着温度持续降低,未冻水含量缓慢降低,含冰量和动弹性模量缓慢增加;继续降温至-15℃的过程中,发生相变的水分有限,且最终均有1%左右的液态水存在;(2)土体处于融化状态时,由于自由水的润滑作用,试样动弹性模量随初始含水率升高而降低;土体处于冻结状态时,由于冰胶结力作用,且冰在试样中的赋存状态不同,导致初始含水率14%试样冻结后的动弹性模量最大,初始含水率10%试样次之,初始含水率18%试样最小;(3)3组试样在冻融过程中均体现出动弹性模量与未冻水含量成反比、与含冰量成正比的规律。 展开更多
关键词 土力学 核磁共振 温控动三轴 未冻水 含冰量 动弹性模量
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